c# 如何在 IDisposable 对象被并发使用时保证只 Dispose 一次

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IDisposable.Dispose() 并发调用不安全,因多数实现未加线程保护,可能导致重复释放、ObjectDisposedException 或内存损坏;应使用 interlocked.CompareExchange 原子标记已释放状态,确保 DisposeCore 仅执行一次。

c# 如何在 IDisposable 对象被并发使用时保证只 Dispose 一次

为什么 IDisposable.Dispose() 并发调用会出问题

很多实现 IDisposable 的类(比如 Filestream、自定义资源包装器)内部没有对 Dispose() 做线程安全防护。多次并发调用 Dispose() 可能导致:重复释放非托管句柄、ObjectDisposedException 被抛出、甚至内存损坏(尤其涉及 SafeHandle 或 P/Invoke 场景)。.net 本身不保证 Dispose() 是可重入的——它只承诺「调用一次后对象进入已释放状态」,没说「调用多次是否安全」。

Interlocked.CompareExchange 实现原子标记

最轻量、无锁、且被 .NET 运行时广泛采用的方式是用一个 int 字段做“是否已释放”标记,配合 Interlocked.CompareExchange 判断并设置。这是微软StreamTimer 等 BCL 类型中的实际做法。

private int _disposed = 0; // 0 = not disposed, 1 = disposed  public void Dispose() {     if (Interlocked.CompareExchange(ref _disposed, 1, 0) == 0)     {         // 真正的释放逻辑,只执行一次         DisposeCore();         GC.SuppressFinalize(this);     } }  private void DisposeCore() {     // 释放托管资源(如其他 IDisposable 对象)     _stream?.Dispose();     // 释放非托管资源(如 CloseHandle、free())     if (_handle != IntPtr.Zero)     {         NativeMethods.CloseHandle(_handle);         _handle = IntPtr.Zero;     } }

注意 Dispose(bool) 模式下的并发陷阱

如果你沿用经典的双参数 Dispose(bool disposing) 模式,**不能直接在两个入口(Dispose() 和终结器)里都加 Interlocked 判断**——因为终结器线程和用户线程可能同时闯入,而 GC.SuppressFinalize(this) 必须在首次 Dispose() 时就调用,否则终结器仍可能运行。

  • Dispose() 方法里必须调用 Interlocked.CompareExchange + GC.SuppressFinalize
  • ~MyClass() 终结器里**只能调用 DisposeCore(false),且不能做任何 Interlocked 检查或再调用 GC.SuppressFinalize**(此时已无意义)
  • 所有资源释放逻辑(包括托管和非托管)统一收口到 DisposeCore(bool disposing),但要根据 disposing 参数决定是否释放托管资源

别依赖 lockMonitor 做 Dispose 同步

看似简单,但风险很高:

  • 如果 Dispose() 内部释放的资源本身涉及同步(比如关闭一个正在被读写的 NetworkStream),再套一层 lock 容易引发死锁
  • 终结器线程不能获取普通锁(Monitor.Enter 在终结器中可能永久阻塞)
  • 性能上,Interlocked无锁原子操作,比锁快一个数量级,且无上下文切换开销
  • 只要确保 _disposed 字段是 volatile 或通过 Interlocked 访问,就不需要额外 volatile 声明

真正难的是判断哪些资源允许重复释放、哪些绝对不行。比如 CancellationTokenSource.Cancel() 是幂等的,但 SafeHandle.SetHandleAsInvalid() 不是——一旦设为无效,再次调用会抛异常。所以「只 Dispose 一次」不是为了代码好看,而是防止底层系统调用崩掉。

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